Sobór pozostawał czynny do lat 30. XX wieku, gdy został zamknięty przez władze radzieckie. Dolna świątynia cerkwi uległa w tym czasie dewastacji, zalana wodą. W 1942, gdy Odessa znajdowała się pod rumuńską okupacją, tę część świątyni odnowiono i przywrócono do użytku liturgicznego. Podczas II wojny światowej w główną kopułę cerkwi uderzyła niemiecka bomba, powodując znaczne zniszczenia. 56-metrowa dzwonnica soboru stała się jednym z symboli antyhitlerowskiego oporu mieszkańców.
Po zakończeniu działań wojennych odbudowę soboru koordynowali biskupi odescy Nikon i Borys, przyczynił się do niej również patriarcha moskiewski i całej Rusi Aleksy. Remont kapitalny soboru przeprowadził w 2008 metropolita odeski Agatangel. W toku renowacji w soborze wykonano nowe freski. Z inicjatywy tego samego hierarchy w kolejnych latach pozłocone zostały cerkiewne kopuły. mały|lewo W cerkwi przechowywana jest ikona i cząsteczka relikwii świętego biskupa chersońskiego Innocentego oraz relikwie lokalnego świętego, sprawiedliwego Jonasza, jak również krzyż, którego używał on do święcenia wody. Sobór jest również ośrodkiem kultu Kaspierowskiej Ikony Matki BożejКасперовская икона Божией Матери.